CN110234553A - 用于控制车辆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于控制车辆(1)的方法，该车辆具有内燃发动机(2)和变速器(3)，该变速器被布置成自动地提供在发动机和车辆的至少一个驱动轮(5)之间的多个传动比之间的换档，其特征在于以下步骤：‑记录(S1、S108)来自车辆的发动机控制输入装置(8)的需求扭矩的减小；‑响应于所述需求扭矩的减小，将发动机的转速控制(S2、S109)为不低于转速阈值，该转速阈值高于发动机的空转速度，并且其中，所述转速阈值被确定为使得避免了变速器降档。

Description

用于控制车辆的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆的方法，该车辆具有内燃发动机和变速器，该变速器被布置成自动地提供在发动机和车辆的至少一个驱动轮之间的多个传动比之间的换档。本发明还涉及一种计算机程序、计算机可读介质、控制单元和车辆。
本发明能够应用于重型车辆(例如卡车、公共汽车和建筑设备)中。尽管将针对卡车来描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是也可以用在其它车辆(例如轿车)中。
背景技术
使换档策略适合于变化的条件已知的是。这对于重型车辆特别有用，对于重型车辆，在困难环境中的不希望的停车可能给车辆的操作者带来问题。US20110190993描述了在苛刻条件下(例如在柔软表面上)驾驶时选择合适的驾驶模式的可能性。该模式可以提供增大的驱动力以避免车辆停止。
然而，例如，在处于恶劣条件下的道路上或在陡峭的上坡路段中，希望进一步降低不希望的车辆停止的风险。如果道路牵引力受限，则可能无法重新起动，并且拖曳或倒车可能是唯一可能的选项，对于重型车辆(尤其是拖车-挂车组合体)，拖曳或倒车可能都是非常不希望的。
发明内容
本发明的目的是避免不希望的车辆停止。本发明的一个目的是在具有挑战性的条件下(例如在陡峭的上坡路段上)避免不希望的车辆停止。
该目的通过根据权利要求1的方法来实现。因此，本发明提供了一种用于控制车辆的方法，该车辆具有内燃发动机和变速器，该变速器被布置成自动地提供在发动机和车辆的至少一个驱动轮之间的多个传动比之间的换档，其特征在于以下步骤：
-记录来自车辆的发动机控制输入装置的需求扭矩的减小，
-响应于所述需求扭矩的减小，将发动机的转速控制为不低于转速阈值，该转速阈值高于发动机的空转速度，并且其中，所述转速阈值被确定为使得避免了变速器降档。
可以理解的是，所述变速器可以布置成自动地提供在任何适当数量的传动比(例如，当车辆是重型车辆时，十二个传动比)之间的换档。该变速器可以是永久自动的或选择性地自动的；在后一种情况下，当执行根据本发明的方法时，该变速器可以处于自动模式中。驾驶员输入装置例如可以是加速器踏板。记录到来自驾驶员输入装置的需求扭矩的减小可能是由于加速器踏板被部分释放或完全释放。所述转速阈值可以是恒定的并且是预先确定的。所述转速阈值可以是任何合适的值，例如，1200rpm，这高于发动机的空转速度，空转速度例如可以是600rpm。替代地，如下文所例示的，可以基于某些运行参数来调节转速阈值。
本发明提供了一种避免不希望的降档并由此在危急情况下避免不希望的车辆停止的有效方式。当车辆的驾驶员例如由于错误而部分释放或完全释放加速器踏板时，发动机速度被向下限制到一个值，即转速阈值，它可以远高于发动机空转速度。由此，尽管释放了加速器踏板，但仍然可以保持相对高的发动机扭矩。在高于转速阈值的发动机速度下，动力传动系可以保持接合，从而确保牵引力。这为在困难条件(例如由于陡峭的上坡倾斜度和/或条件恶劣的道路和糟糕的道路)下驾驶重型车辆提供了重要的改进。本发明允许在驾驶员例如由于错误或为了调整车速而释放了加速器踏板的情况下避免不希望的变速器降档。由此可以避免车辆静止，否则这可能导致需要拖曳该车辆或使车辆倒车。
优选地，使发动机转速不低于转速阈值的所述控制取决于车辆在其上行驶的道路的倾斜度。例如，如果道路倾斜度低于倾斜度阈值，则可以省略或终止将发动机转速控制为不低于转速阈值的步骤。由此，在特别需要的情况下(例如在陡峭的道路倾斜度中)，可以激活使发动机转速不低于转速阈值的所述控制，但在可能不需要它的其他情况下(例如，当道路平坦时)，可以避免所述控制。应当注意，在本文中，道路倾斜度或正的道路倾斜度是指上坡的道路倾斜度。
在一些实施例中，该方法包括：根据车辆在其上行驶的道路的倾斜度来确定转速阈值。例如，该转速阈值可以随着道路倾斜度的增大而增大。可以通过倾斜度传感器来确定该倾斜度。由此，发动机速度的阈值可以有效地适合于倾斜程度。由此，当不需要将发动机转速控制为不低于转速阈值以避免不希望的车辆停止的所述功能时(例如在相对平缓的道路倾斜度中)，可以避免不必要地高的发动机转速。
在一些实施例中，随着道路倾斜度朝向水平道路减小，转速阈值可以朝向发动机空转速度转变。应当注意，由此，相对地接近发动机空转速度的转速阈值的值可以不被确定成使得在需求扭矩减小时避免变速器降档。在这样的实施例中，随着倾斜度增大，转速阈值也增大。由此，在相对高的倾斜度下，转速阈值的值使得在需求扭矩减小时避免了变速器降档。此外，随着倾斜度增大，转速阈值可以朝向发动机的最大扭矩(即扭矩平稳值)处的转速转变。
优选地，使发动机转速不低于转速阈值的所述控制取决于车辆的重量。例如，可以根据车辆的重量来确定转速阈值。由此，将发动机转速控制为不低于转速阈值以避免车辆不希望的车辆停止的所述功能可以基于车辆的重量而适配于对所述功能的需求。增加的车辆重量可能增加对所述功能的需求。由此，在相对高的车辆重量下，转速阈值的值优选使得在需求扭矩减小时避免变速器降档。然而，减小的重量(例如由于之前的车辆卸载过程)可能减少对所述功能的需求。由此，转速阈值的值可以相对地接近发动机空转速度，并且可以不被确定成使得在需求扭矩减小时避免变速器降档。
如下文所例示的，在车辆包括空气悬架系统的情况下，可以基于所确定的空气悬架系统中的压力来确定车辆的重量。替代地，该方法可以包括确定车辆的加速度、确定指示发动机扭矩的参数的值、和基于所确定的加速度和所确定的发动机扭矩指示参数值来确定车辆的重量。在后一种情况下，可以利用牛顿第二定律。
有利地，该方法包括根据车辆的运行条件来启用使发动机转速不低于转速阈值的所述控制。由此，当由于运行条件而特别有用时，使发动机转速不低于转速阈值的所述控制可以被激活，但在没有任何显著有用性的情况下它可以保持不被激活。
所述运行条件可以是对驾驶员控制输入装置的操纵。由此，可以由车辆的驾驶员手动地激活使发动机转速不低于转速阈值的所述控制。
所述运行条件可以是变速器处于越野档位策略模式中。因此，当车辆行驶经过具有困难条件的环境时，可以激活使发动机转速不低于转速阈值的所述控制，由此，所述控制对于防止车辆的不希望的停止而言可以特别有用。
所述运行条件可以是车辆的车轮打滑的趋势增大的指示。由此，例如，当车辆在提供不良牵引力的表面(例如砾石、泥浆、雪或冰表面)上行驶时，可以激活使发动机转速不低于转速阈值的所述控制，以帮助避免不希望的车辆停止。使发动机转速不低于转速阈值的所述控制可以由车辆的驾驶员手动地激活，或者被自动地激活，例如通过将来自车轮速度传感器的输入与关于车辆速度的信息进行比较来检测车轮打滑的趋势。
优选地，该方法包括：在启用使发动机转速不低于转速阈值的所述控制时，激活驾驶员警报信号。由此，可以确保车辆的驾驶员得到关于“使发动机转速不低于转速阈值的所述控制的功能被激活”的通知。
优选地，根据发动机的最大扭矩来确定转速阈值。由此，在相对高的最大发动机扭矩下，所允许的最小转速可以是相对低的，反之亦然。相对低的最大发动机扭矩可能导致车辆在来自发动机控制输入装置的需求扭矩减小时停止的趋势增大。由此，例如在倾斜的路段上，相对高的转速阈值可以确保：使发动机转速不低于转速阈值的所述控制将阻止车辆停止。
优选地，该方法包括：在记录到需求扭矩的减小时，记录车辆驾驶员变速器控制输入装置要执行变速器降档的请求；以及，控制变速器以获得所请求的变速器降档。由此，在记录到驾驶员请求降档时，可以中止使发动机转速不低于转速阈值以避免变速器降档的所述控制。车辆驾驶员变速器控制输入装置的该请求可以基于对变速器控制输入装置的驾驶员操纵，由此，驾驶员可以超控(override)变速器的自动换档策略。
优选地，该方法包括：在记录到需求扭矩的减小时，记录要激活车辆的至少一个车轮制动器的请求；以及，在记录到车轮制动器激活请求时，省略或终止将发动机转速控制为不低于转速阈值的所述步骤。由此，在记录到驾驶员通过车轮制动器激活请求来请求降低车速时，可以中止使发动机转速不低于转速阈值以避免变速器降档的所述控制。
优选地，该方法包括：在记录到需求扭矩的减小时，记录发动机控制输入装置的强制降档功能的激活；以及，在记录到强制降档功能的激活时，控制变速器以获得变速器降档。由此，如下文所例示的，在记录到驾驶员通过强制降档功能来请求降档时，可以中止使发动机转速不低于转速阈值以避免变速器降档的所述控制。
上述目的还通过根据权利要求18的计算机程序、根据权利要求19的计算机可读介质、根据权利要求20的控制单元或根据权利要求21的车辆来实现。
在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的进一步的优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1是卡车形式的车辆的局部剖面侧视图；
图2描绘了图1中的车辆中的部件，包括内燃发动机和变速器；
图3至图4描绘了根据本发明的替代实施例的方法中的步骤。
具体实施方式
图1以局部剖切侧视图示出了卡车形式的车辆1。更具体地，在本示例中，该卡车是用于半挂车的拖车单元。车辆1具有用于推进车辆1的、柴油发动机形式的内燃发动机2。应当注意，本发明同样适用于具有其它类型的发动机(例如奥托发动机)的车辆。而且，本发明同样适用于其它类型的车辆，例如其它类型的卡车或公共汽车或轿车。
图2示出了该车辆中的其它部件。除了发动机2之外，该车辆的动力传动系还包括变速器3、以及在发动机2和变速器3之间的离合器4。变速器3是自动变速器。
该车辆还包括空气悬架系统6，空气悬架系统6用于从车辆的车轮5悬挂该车辆的底盘(未示出)。该空气悬架系统包括在车轮5处的空气弹簧601，空气弹簧601布置成被从蓄存器602供给，该蓄存器602布置成进而由压缩机603供给。
如下文所例示的，该车辆还包括用于控制发动机2和变速器3的控制单元7。控制单元7可以设置为单个物理单元，或者设置为被布置成彼此通信的多个物理单元。
控制单元7被布置成接收来自加速器踏板形式的发动机控制输入装置8的信号，该加速器踏板被布置成由车辆的驾驶员操纵。来自发动机控制输入装置8的信号指示了对发动机2的需求扭矩。控制单元2被布置成控制发动机5，例如控制其燃料系统，以便响应于所述需求扭矩来控制发动机输出扭矩。因此，控制单元7还被布置成控制发动机2的转速。
所述控制单元还被布置成接收指示该发动机的转速的信号。所述信号是从发动机的曲轴(未示出)处的转速传感器703接收的。
控制单元7还被布置成从变速杆形式的车辆驾驶员变速器控制输入装置9接收信号，该变速杆被布置成由车辆的驾驶员操纵。来自变速器控制输入装置9的信号指示了从多个设置中选择的对变速器3的所需设置(demanded setting)，该所需设置包括空档设置、前进驱动设置、倒车驱动设置和驻车设置。控制单元2被布置成控制变速器3以提供该所需设置。
当变速器3处于前进驱动设置中时，变速器3被布置成自动地提供在该车辆的发动机2与驱动轮5之间的多个传动比之间的换档。所述换档至少部分地取决于发动机的转速。传动比是发动机的转速与变速器的输出轴的转速之间的比率。通常，随着发动机的转速增大到一定速度，变速器档位被切换以提供更高的传动比。随着发动机的转速减小到一定速度，变速器档位被切换以提供更低的传动比。
此外，变速器3被布置成根据所选择的档位策略模式来提供传动比之间的所述换档。通过变速器控制输入装置9，可以从多个档位策略模式中选择一个档位策略模式。在本示例中，所述换档策略包括巡航档位策略模式和越野档位策略模式。巡航档位策略模式适合于在具有适度的最大倾斜度的正常道路上的车辆行驶。越野档位策略模式适合于在越野条件下的、或者在对发动机和变速器的要求高于正常道路上的其它条件下的车辆行驶。越野档位策略模式适合于具有相对高的最大倾斜度的条件。越野档位策略模式可以涉及在比巡航档位策略模式高的发动机速度下向上升档。
另外，当变速器3处于前进驱动设置中时，来自变速器控制输入装置9的信号可以指示基于对变速器控制输入装置9的驾驶员操纵的、期望的换档。即，驾驶员可以超控变速器3的自动换档策略。
发动机控制输入装置8具有强制降档功能(kickdown function)。强制降档功能意味着：当踩下加速器踏板8时，控制单元7控制变速器以执行变速器降档。
控制单元7还被布置成通过从空气悬架系统6处的压力传感器701接收的信号来确定空气悬架系统压力。
控制单元7还被布置成确定车辆1的姿态，以由此确定该车辆所行驶的道路的倾斜度。为此，该控制单元被布置成从设置在变速器3中的倾斜度传感器702接收信号。应当理解，倾斜度传感器702能够设置在车辆1中的任何其它适当的位置。
该车辆包括车轮空气制动系统11，该车轮空气制动系统11包括制动踏板形式的制动器控制输入装置111，该制动踏板被布置成由驾驶员操纵。制动踏板111被布置成通过机械连杆115来调节阀装置112，该阀装置112进而被布置成控制空气从空气蓄存器113进入车轮5处的制动器114。
通过制动踏板111和机械连杆115来调节阀装置112的控制动作在本文中也被理解为用于激活车轮制动器114的来自制动踏板111的请求。控制单元7被布置成从制动器控制输入装置111接收信号，该信号指示了用于激活车轮制动器114的请求。
还参考图3。在根据本发明的方法的一个实施例中，控制单元记录S1来自发动机控制输入装置8的需求扭矩的减小。响应于需求扭矩的减小，控制单元7在S2中将发动机的转速控制为不低于转速阈值，该转速阈值高于发动机的空转速度。该转速阈值被确定为使得避免了变速器降档。由此，尽管需求扭矩减小了，也可以避免变速器降档。
还参考图4。根据本发明的方法的进一步的实施例包括在操纵变速器控制输入装置9时确定S101变速器是否处于越野档位策略模式。在本实施例中，越野档位策略模式是使得能够实现下述功能的运行条件：其中，发动机转速被控制成不低于转速阈值。
当变速器处于越野档位策略模式时，驾驶员警报信号被激活S102。该驾驶员警报信号被提供为图2中所示的灯12的照明。
当进入越野档位策略模式时，确定S103发动机2的最大扭矩。如下所述地使用的最大发动机扭矩可以由控制单元7通过访问数据存储器(未示出)来确定。
该方法还包括通过压力传感器701确定S104空气悬架系统3中的压力。基于所确定的压力，确定S105如下所述地使用的车辆重量。应当注意，在车辆连接到挂车(例如半挂车)时，优选地，所述重量确定包括确定该车辆和半挂车的组合体的重量。连续地或重复地执行所述重量确定S105，以在情况(例如负载和燃料量)改变时更新该重量信息。
该方法还包括确定S106车辆在其上行驶的道路的倾斜度。这是通过倾斜度传感器702完成的。连续地或重复地执行道路倾斜度确定S106，以在道路倾斜度改变时更新道路倾斜度信息。
另外，该方法包括确定S107将被如下所述地使用的转速阈值。部分地基于通过倾斜度传感器702确定的道路倾斜度来确定该转速阈值。更具体地，该转速阈值随着道路倾斜度的增大而增大。该转速阈值可以随着道路倾斜度的增大而逐渐增大。应当注意，在本文中，道路倾斜度是指上坡道路倾斜度。
另外，部分地基于如上所述地确定S105的车辆重量来确定该转速阈值。增大的重量有助于提高转速阈值。也部分地基于如上所述地确定S103的发动机最大扭矩来确定转速阈值。相对高的最大发动机扭矩将有助于相对低的转速阈值。更一般地，当存在正的道路倾斜度时，该转速阈值被确定成使得：如果发动机转速高于转速阈值，则避免变速器降档。
连续地或重复地执行该转速阈值确定S107，以在道路倾斜度和车辆重量改变时更新转速阈值。在本示例中，对于所有车辆重量和所有发动机最大扭矩，当道路倾斜度为零时(即，当道路平坦时)或者为负时(即，当车辆下坡行驶时)，转速阈值等于发动机的空转速度。
该方法还包括连续地或重复地确定S108从发动机控制输入装置8记录的需求扭矩是否减小。如果记录到S108该需求扭矩的减小，则控制单元7控制S109发动机，使得该发动机的转速不会下降到低于转速阈值。
如所理解的，由于在平坦道路上转速阈值等于空转速度，所以这里描述的方法不影响平坦道路上的发动机和变速器控制。然而，当道路具有正的倾斜度时(即，当车辆上坡行驶时)，由于转速阈值高于空转速度，因此不允许发动机达到空转速度。另外，由于转速阈值被确定为使得避免了变速器降档，并且发动机的转速被控制成不降到低于该转速阈值，因此发动机被控制为使得避免了变速器降档。
因此，可以避免以下情况：当车辆在道路的陡峭路段上向上行驶时，车辆由于根据变速器档位策略模式的降档之前的加速器踏板8的临时释放而停止。使车辆脱离这种情况可能是困难的，尤其是当该车辆连接有半挂车并且它们的组合体很重时。
然而，如果在记录到S108需求扭矩的减小时、记录到S110变速器控制输入装置9的执行变速器降档的请求，则变速器受到控制S111以获得所请求的变速器降档。因此，如果驾驶员通过操纵变速器控制输入装置9来请求降档，则用于避免变速器降档的所述控制被中止。
优选地，如果在记录到S108需求扭矩的减小时、记录到激活车轮制动器114的请求，则省略或终止使发动机转速不低于转速阈值的控制S109。
此外，如果在记录到S1、S108需求扭矩的减小时、记录到发动机控制输入装置8的强制降档功能的激活，则变速器受到控制S111以获得变速器降档。
应该注意的是，参考图4描述的方法的大量变型是可能的。例如，替代发动机转速阈值的逐渐增加，所述方法可以包括：如果道路倾斜度低于倾斜度阈值，则省略或终止将发动机转速控制S109成不低于转速阈值的步骤。
在使发动机转速不低于转速阈值的上述控制S109被描述为根据对驾驶员控制输入装置的操纵(即，使变速器处于越野档位策略模式中的、对变速器控制输入装置9的操纵)的运行条件而被启用。另外或替代地，启用使发动机转速不低于转速阈值的所述控制S109的运行条件可以是车辆的车轮打滑的趋势增大的指示。这种趋势可能是由于车辆在其上行驶的表面的稳定性降低，例如，当该表面是砾石、泥土、雪或冰表面时。可以例如通过将来自车轮速度传感器的输入与关于车辆速度的信息进行比较来检测这种趋势。
在一些实施例中，永久地启用使发动机转速不低于转速阈值的控制S109。
应该理解，本发明不限于上文描述并在附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。

Claims (21)

1.一种用于控制车辆(1)的方法，所述车辆具有内燃发动机(2)和变速器(3)，所述变速器被布置成自动地提供在所述发动机和所述车辆的至少一个驱动轮(5)之间的多个传动比之间的换档，其特征在于以下步骤：
-记录(S1、S108)来自所述车辆的发动机控制输入装置(8)的需求扭矩的减小，
-响应于所述需求扭矩的减小，将所述发动机的转速控制(S2、S109)为不低于转速阈值，所述转速阈值高于所述发动机的空转速度，并且其中，所述转速阈值被确定为使得避免了变速器降档。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述发动机转速不低于所述转速阈值的所述控制(S2、S109)取决于(S106)所述车辆在其上行驶的道路的倾斜度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果所述道路倾斜度低于倾斜度阈值，则省略或终止将所述发动机转速控制(S2、S109)为不低于所述转速阈值的所述步骤。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，根据所述车辆在其上行驶的道路的倾斜度来确定(S107)所述转速阈值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，随着道路倾斜度的增大而增大所述转速阈值。
6.根据权利要求2-5中的任一项所述的方法，其特征在于，通过倾斜度传感器(702)来确定(S106)所述倾斜度。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，使所述发动机转速不低于所述转速阈值的所述控制取决于(S105)所述车辆的重量。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，根据所述车辆的重量来确定(S107)所述转速阈值。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，根据所述车辆的运行条件来启用使所述发动机转速不低于所述转速阈值的所述控制(S2、S109)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述运行条件是对驾驶员控制输入装置的操纵。
11.根据权利要求9-10中的任一项所述的方法，其特征在于，所述运行条件是所述变速器处于越野档位策略模式中。
12.根据权利要求9-11中的任一项所述的方法，其特征在于，所述运行条件是所述车辆的车轮打滑的趋势增大的指示。
13.根据权利要求9-12中的任一项所述的方法，其特征在于，在启用使所述发动机转速不低于所述转速阈值的所述控制(S2、S109)时，激活(S102)驾驶员警报信号(12)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，根据(S103)所述发动机的最大扭矩来确定(S107)所述转速阈值。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在记录到所述需求扭矩的减小时，记录(S110)车辆驾驶员变速器控制输入装置(9)执行变速器降档的请求，并且控制(S111)所述变速器以便获得所请求的变速器降档。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在记录(S1、S108)到所述需求扭矩的减小时，记录激活所述车辆的至少一个车轮制动器的请求，并且，在记录到车轮制动器激活请求时，省略或终止将所述发动机转速控制(S2、S109)为不低于所述转速阈值的所述步骤。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在记录(S1、S108)到所述需求扭矩的减小时，记录所述发动机控制输入装置(8)的强制降档功能的激活，并且，在记录到所述强制降档功能的激活时，控制(S111)所述变速器(3)以获得变速器降档。
18.一种计算机程序，所述计算机程序包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序在计算机上运行时执行权利要求1-17中的任一项所述的步骤。
19.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质承载计算机程序，所述计算机程序包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序产品在计算机上运行时执行权利要求1-17中的任一项所述的步骤。
20.一种控制单元(7)，所述控制单元用于控制车辆的内燃发动机和变速器，所述控制单元被配置成执行根据权利要求1-17中的任一项所述的方法的步骤。
21.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求20所述的控制单元。
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